一种基于光纤法布里-珀罗干涉原理的位移传感器制造技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，具体涉及一种基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器。一种基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，包括：壳体，设有容纳空间，壳体内伸出探杆，探杆设有探头，探头与待测物接触；悬臂梁，设于容纳空间内，悬臂梁的活动端与探杆活动接触，悬臂梁固定端固定于壳体内壁，悬臂梁有反射面，悬臂梁处于初始挠曲状态；光纤组件，包括传输光纤，传输光纤穿过壳体，传输光纤的光纤端面与反射面对应设置，光纤端面与反射面有间隙；探杆移动以带动悬臂梁从初始挠曲状态变化为检测挠曲状态，光纤端面根据检测挠曲状态下反射面变化得出位移量。本发明专利技术解决位移传感器的光纤光栅在长期使用中存在老化变形、易受温度影响问题。度影响问题。度影响问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光纤法布里
‑
珀罗干涉原理的位移传感器


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器。

技术介绍

[0002]位移传感器广泛应用于工业生产和工程监测中，目前常用的的位移传感器主要基于LVDT、插阻、振弦、容栅等电学原理，然而，电学原理的传感器易受电磁干扰，在电网等强电磁干扰的地方，使用场景受限，此外，电学原理传感器还存在长期零漂和温漂等缺点。光纤传感器具有抗电磁干扰和寿命长等优点，现有的光纤位移传感器均基于光纤光栅(FBG)原理，工作原理是将光纤光栅传感器粘贴在材料上，位移变化后，通过机械结构，使位移变化转换成材料的应变变化，从而使得粘贴在材料上和材料协同变形的光纤光栅的应变发生变化，最终使得光纤光栅的谐振波长变化，通过谐振波长的变化确定位移的大小。然而，粘贴光纤光栅的胶黏剂会老化变形，从而导致光纤光栅存在长期徐变和零漂问题；而且光纤光栅传感器易受温度影响，温度灵敏度高达8με/℃，即每摄氏度对谐振波长产生的变化相当于8个微应变，大幅降低了传感器的精度。

技术实现思路

[0003]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的位移传感器的光纤光栅在长期使用中存在老化变形、易受温度影响的缺陷，从而提供一种基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，包括：
[0005]壳体，所述壳体设有容纳空间，所述壳体内伸出有探杆，所述探杆适于沿自身长度方向移动，所述探杆设有探头，所述探头适于与待测物接触；
[0006]悬臂梁，设于容纳空间内，所述悬臂梁的活动端与探杆活动接触，所述悬臂梁的固定端固定于壳体内背离探杆的内壁上，所述悬臂梁设有反射面，所述悬臂梁处于初始挠曲状态；
[0007]光纤组件，所述光纤组件包括传输光纤，所述传输光纤穿过壳体设置，所述传输光纤的光纤端面与反射面对应设置，所述光纤端面与反射面间留有间隙；在测试状态下，当待测物出现位移时，所述探杆沿其长度方向移动以带动悬臂梁从所述初始挠曲状态变化为检测挠曲状态，所述光纤端面根据所述检测挠曲状态下所述反射面变化得出待测物的位移量。
[0008]可选地，所述探杆的中心轴线与壳体的中心轴线重合，所述传输光纤垂直于壳体的中心轴线设置。
[0009]可选地，所述探杆朝向悬臂梁的一端设有接触端，所述接触端具有与悬臂梁相接触的接触面；且所述接触面为斜面。
[0010]可选地，所述悬臂梁与接触面间设有滚珠，所述滚珠与所述斜面点接触相连。
[0011]可选地，光纤组件还包括光纤保护管，所述光纤保护管穿过壳体设置，所述传输光纤设于光纤保护管内。
[0012]可选地，还包括光谱分析仪，所述光谱分析仪设于壳体外，所述传输光纤与光谱分析仪通讯连接，所述光谱分析仪以获得法珀干涉光谱使用。
[0013]可选地，所述壳体还包括塞子，所述探杆适于沿塞子的长度方向移动，所述塞子内设有轴承，所述探杆的外周适于与轴承的内壁接触。
[0014]可选地，所述探杆还包括用于阻挡所述探杆移出壳体的限位部，所述限位部的外径大于轴承的内径。
[0015]可选地，所述传输光纤的中心轴线与悬臂梁长度方向的夹角为90
°±1°
。
[0016]可选地，所述悬臂梁的挠度变化范围为0－100μm。
[0017]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0018]1.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，包括：壳体，壳体设有容纳空间，壳体内伸出有探杆，探杆适于沿自身长度方向移动，探杆设有探头，探头适于与待测物接触；悬臂梁，设于容纳空间内，悬臂梁的活动端与探杆活动接触，悬臂梁的固定端固定于壳体内背离探杆的内壁上，悬臂梁设有反射面，悬臂梁处于初始挠曲状态；光纤组件，光纤组件包括传输光纤，传输光纤穿过壳体设置，传输光纤的光纤端面与反射面对应设置，光纤端面与反射面间留有间隙；在测试状态下，当待测物出现位移时，探杆沿其长度方向移动以带动悬臂梁从初始挠曲状态变化为检测挠曲状态，光纤端面根据检测挠曲状态下反射面变化得出待测物的位移量。传输光纤穿过壳体设置，传输光纤的光纤端面为第一反射点，悬臂梁对应传输光纤的反射面的点为第二反射点，通过干涉谱可以解调出两个反射点之间的距离，即法珀干涉腔长，简称法珀腔长。由于悬臂梁挠曲状态会出现变化，第二反射点随悬臂梁的挠度变化而出现变化，改变了两个反射点之间的间距，即，改变了法珀干涉腔长。通过对法珀腔长的测量，即可实现对位移的高精度测量。本申请提供的基于光纤法布里
‑
珀罗干涉原理的位移传感器的容纳空间不易受到温度影响、不会在长期使用中出现老化变形，从而解决了光纤光栅容易受到温度影响降低精度、受到时间影响出现老化的问题，保证了测量的准确度。
[0019]2.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，探杆的中心轴线与壳体的中心轴线重合便于探杆沿自身长度进行移动，传输光纤垂直于壳体的中心轴线设置以形成探杆与传输光纤垂直，以使传输光纤相对于壳体保持不动。
[0020]3.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，探杆朝向悬臂梁的一端设有接触端，接触端具有与悬臂梁相接触的接触面；且接触面为斜面。接触面为斜面，以便于接触端朝向或远离悬臂梁活动时，带动悬臂梁出现不同的挠曲状态。
[0021]4.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，悬臂梁与接触面间设有滚珠，滚珠与斜面点接触相连，通过点接触降低接触面与悬臂梁间的摩擦力。
[0022]5.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，光纤组件还包括光纤保护管，光纤保护管穿过壳体设置，传输光纤设于光纤保护管内，光纤保护管对传输光纤起到保护作用。
[0023]6.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，还包括光谱分析
仪，光谱分析仪设于壳体外，传输光纤与光谱分析仪通讯连接，光谱分析仪以获得法珀干涉光谱使用，光谱分析仪以对由传输光纤返回的光信号进行分析，进而得出探杆移动的位移量。
[0024]7.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，壳体还包括塞子，探杆适于沿塞子的长度方向移动，塞子内设有轴承，探杆的外周适于与轴承的内壁接触，轴承起到限制探杆任意晃动的作用，以保证探杆只能沿自身的长度方向进行移动。
[0025]8.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，探杆还包括用于阻挡探杆移出壳体的限位部，限位部的外径大于轴承的内径，以起到限位的作用，避免探杆移出壳体外部。
[0026]9.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，传输光纤的中心轴线与悬臂梁长度方向的夹角为90
°±1°
，以避免因角度变动过大而影响光谱的质量。
[0027]10.本专利技术提供的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，悬臂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，其特征在于，包括：壳体(13)，所述壳体(13)设有容纳空间，所述壳体(13)内伸出有探杆(8)，所述探杆(8)适于沿自身长度方向移动，所述探杆(8)设有探头，所述探头适于与待测物接触；悬臂梁(4)，设于容纳空间内，所述悬臂梁(4)的活动端与探杆(8)活动接触，所述悬臂梁(4)的固定端固定于壳体(13)内背离探杆(8)的内壁上，所述悬臂梁(4)设有反射面(2)，所述悬臂梁(4)处于初始挠曲状态；光纤组件，所述光纤组件包括传输光纤(3)，所述传输光纤(3)穿过壳体(13)设置，所述传输光纤(3)的光纤端面(1)与反射面(2)对应设置，所述光纤端面(1)与反射面(2)间留有间隙；在测试状态下，当待测物出现位移时，所述探杆(8)沿其长度方向移动以带动悬臂梁(4)从所述初始挠曲状态变化为检测挠曲状态，所述光纤端面(1)根据所述检测挠曲状态下所述反射面(2)变化得出待测物的位移量。2.根据权利要求1所述的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，其特征在于，所述探杆(8)的中心轴线与壳体(13)的中心轴线重合，所述传输光纤(3)垂直于壳体(13)的中心轴线设置。3.根据权利要求2所述的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，其特征在于，所述探杆(8)朝向悬臂梁(4)的一端设有接触端(6)，所述接触端(6)具有与悬臂梁(4)相接触的接触面；且所述接触面为斜面。4.根据权利要求3所述的基于光纤法布里－珀罗干涉原理的位移传感器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈艺征，唐艳，石碧耀，梁云，郭经红，张梓平，刘子惠，
申请(专利权)人：国网重庆市电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：